JP2005221798A - Automatic focusing system - Google Patents
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Description
本発明はオートフォーカスシステムに係り、特に映像信号に基づいてコントラスト方式により自動ピント調整を行うオートフォーカスシステムに関する。 The present invention relates to an autofocus system, and more particularly to an autofocus system that performs automatic focus adjustment by a contrast method based on a video signal.
テレビカメラ等のビデオカメラで採用されるオートフォーカス(AF)は、撮像素子により得られる映像信号に基づいて撮影画像のコントラストを検出し、そのコントラストが最大(極大)となるようにフォーカスを制御するコントラスト方式が一般的である。撮影画像のコントラストは、例えば、撮像素子により得られた映像信号から高域周波数成分を抽出し、その高域周波数成分の信号を1フィールド分ずつ積算した積算値によって定量的に検出される。尚、その積算値は、撮影画像のコントラストの高低を示すと共に、合焦の程度を示す値であり、本明細書では焦点評価値というものとする。 Autofocus (AF) employed in video cameras such as TV cameras detects the contrast of a captured image based on a video signal obtained by an image sensor, and controls the focus so that the contrast becomes maximum (maximum). A contrast method is common. The contrast of the captured image is quantitatively detected by, for example, an integrated value obtained by extracting a high frequency component from a video signal obtained by the image sensor and integrating the high frequency component signal for each field. The integrated value indicates the level of the contrast of the photographed image and the degree of focusing, and is referred to as a focus evaluation value in this specification.
また、撮影画像のコントラスト、即ち、焦点評価値に基づいて合焦となるようにフォーカスを制御する方法として、山登り方式が一般的に知られている。山登り方式は、フォーカスを動かしたときの異なるフォーカス位置での焦点評価値を比較することによって、焦点評価値が増加する方向(合焦方向)を検出しながらその方向にフォーカスを動かし、フォーカスを動かしても焦点評価値が増加しなくなる位置を合焦位置としてその位置でフォーカスを停止させるようにした制御方法である。また、山登り方式では、一般に、合焦や合焦のためのフォーカスの移動方向(合焦方向)を検出するためのワブリングが行われている。ワブリングは、フォーカスを至近側と無限遠側に(微小)変位させる動作であり、各変位点での焦点評価値を取得し、それらの焦点評価値を比較することによって合焦や合焦方向が検出される。 Further, a hill-climbing method is generally known as a method for controlling the focus so as to achieve focus based on the contrast of the captured image, that is, the focus evaluation value. In the hill-climbing method, by comparing the focus evaluation values at different focus positions when the focus is moved, the focus is moved in that direction while detecting the direction (focusing direction) in which the focus evaluation value increases, and the focus is moved. However, this is a control method in which the focus is stopped at a position where the focus evaluation value does not increase even if it is the focus position. In the hill-climbing method, in general, wobbling is performed for detecting the in-focus state and the moving direction of the focus for in-focus (in-focus direction). Wobbling is an operation that shifts the focus to the near side and the infinity side (minor), obtains focus evaluation values at each displacement point, and compares the focus evaluation values to determine the in-focus or in-focus direction. Detected.
ところで、特許文献1のようにワブリング時のフォーカスの移動を映像信号の垂直同期信号に同期させて行い、焦点評価値のサンプリング(焦点評価値を得るための映像信号のサンプリング)には、フォーカスを停止させるようにしたものがある。これによれば、ワブリングを時間的に効率良く行うことができ、また、合焦や合焦方向を精度良く検出することができるため、効果的である。
しかしながら、高絞り時のようにワブリングの変位量(振幅)を大きくする場合等には、垂直同期信号の複数分(複数のフィールド分)の移動時間が必要となる場合がある。このような状況において、上述のように焦点評価値のサンプリング時にフォーカスを停止させるようにすると、フォーカスの移動が映像信号のフィールドの切り替わり時点より少し遅れただけで焦点評価値のサンプリングを次のフィールドまで待たなければならず、略1フィールド分の時間の損失が生じる場合があった。そのため、フォーカスの移動に必要な時間の延長以上にワブリングに要する時間が長くなり、合焦となるまでの時間が長くなるおそれがあった。 However, when the wobbling displacement amount (amplitude) is increased as in the case of high aperture, movement time for a plurality of vertical synchronization signals (for a plurality of fields) may be required. In such a situation, if the focus is stopped at the time of sampling the focus evaluation value as described above, the focus evaluation value is sampled in the next field only after the focus movement is slightly delayed from the switching point of the video signal field. In some cases, a time loss of about one field may occur. For this reason, the time required for wobbling becomes longer than the extension of the time required for moving the focus, and there is a possibility that the time until focusing is increased.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ワブリングの高速化してAFの高速化を図ることができるオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an autofocus system capable of increasing the speed of AF by increasing the speed of wobbling.
前記目的を達成するために、請求項1に記載のオートフォーカスシステムは、撮像手段の撮像面に被写体像を結像するフォーカス調整可能な撮影レンズと、前記撮像手段により得られた映像信号に基づいて前記撮像手段により順次撮像された撮影画像のコントラストを示す焦点評価値を検出する焦点評価値検出手段と、前記撮影レンズのフォーカスの位置を至近側と無限遠側に所定量変位させてワブリングを行うワブリング手段と、前記ワブリングの際に前記撮像手段により撮像された撮影画像に対する焦点評価値を前記焦点評価値検出手段から取得し、該取得した焦点評価値に基づいて合焦したこと又は合焦となるフォーカスの移動方向を検出するフォーカス移動方向検出手段と、該フォーカス移動方向検出手段の検出に基づいて合焦となるようにフォーカスを制御するフォーカス制御手段とを備えたオートフォーカスシステムにおいて、前記ワブリング手段は前記撮影画像の切り替わりを示す前記映像信号の垂直同期信号と無関係に前記撮影レンズのフォーカスを移動させ、前記フォーカス移動方向検出手段は、前記ワブリングの際に前記焦点評価値検出手段から焦点評価値を順次取得すると共に、焦点評価値を取得した際のフォーカスの位置を取得し、該取得したフォーカスの複数の位置での焦点評価値のデータに基づいて合焦したこと又は合焦となるフォーカスの移動方向を検出することを特徴としている。
In order to achieve the above object, an autofocus system according to
本発明によれば、ワブリングの際のフォーカスの移動が任意のタイミングで行われると共にその際の焦点評価値の取得もフォーカスの移動を停止させることなく行われるため、ワブリングによる合焦や合焦方向の検出が高速で行われるようになり、AFの高速化が図れる。 According to the present invention, the focus movement during wobbling is performed at an arbitrary timing, and the focus evaluation value at that time is also acquired without stopping the movement of the focus. Can be detected at high speed, and AF can be speeded up.
請求項2に記載のオートフォーカスシステムは、請求項1に記載の発明において、前記ワブリング手段は、フォーカス調整のためのフォーカスレンズと異なるワブリングレンズを移動させることにより前記ワブリングを行うことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the invention of the first aspect, the wobbling means performs the wobbling by moving a wobbling lens different from a focus lens for focus adjustment. Yes.
請求項3に記載のオートフォーカスシステムは、請求項1又は2に記載の発明において、前記フォーカス移動方向検出手段は、前記ワブリングの際に取得したフォーカスの複数の位置での焦点評価値のデータを用いて、フォーカスの位置と焦点評価値との関係を示す関数を求め、該求めた関数に基づいて合焦したこと又は合焦となるフォーカスの移動方向を検出することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the autofocus system according to the first or second aspect of the invention, wherein the focus movement direction detecting means uses the focus evaluation value data at a plurality of focus positions acquired during the wobbling. And a function indicating the relationship between the focus position and the focus evaluation value is obtained, and based on the obtained function, the in-focus state or the focus moving direction in focus is detected.
本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、ワブリングが高速で行われるようになり、AFの高速化が図れるようになる。 According to the autofocus system of the present invention, wobbling can be performed at high speed, and AF speed can be increased.
以下、添付図面に従って本発明に係るオートフォーカスシステムの好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of an autofocus system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明が適用されるレンズシステムの全体構成を示したブロック図である。同図に示すレンズシステムは、例えば放送用のテレビカメラに使用されるシステムであり、撮影レンズ(光学系)と制御系とから構成されている。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a lens system to which the present invention is applied. The lens system shown in the figure is a system used for a television camera for broadcasting, for example, and includes a photographing lens (optical system) and a control system.
撮影レンズには、フォーカス調整のために光軸方向に移動するフォーカスレンズ(群)FL、ズーム調整(焦点距離調整)のために光軸方向に移動するズームレンズ(群)ZL、光量調整のために開閉動作するアイリスI、オートフォーカスの際にピント状態の検出(合焦方向等の検出)のために光軸方向に移動するワブリングレンズ(群)WL等が配置されている。尚、撮影レンズの概略構成は図2に示されており、同図のように前段(対物側)から順に上記フォーカスレンズFL、上記ズームレンズZL、上記アイリスI、上記ワブリングレンズWL、図1には示されていないマスターレンズ(群)ML等が配置されている。また、図2に示すようにズームレンズZLは、変倍系レンズ(群)VLと補正系レンズ(群)CLとからなり、これらのレンズVL、CLが所定の位置関係で光軸方向に移動することによりピント位置を変更することなく、焦点距離が変更される。 The photographing lens includes a focus lens (group) FL that moves in the optical axis direction for focus adjustment, a zoom lens (group) ZL that moves in the optical axis direction for zoom adjustment (focal length adjustment), and a light amount adjustment. An iris I that opens and closes, a wobbling lens (group) WL that moves in the optical axis direction for detecting a focus state (detection of the in-focus direction, etc.) during autofocusing, and the like are disposed. The schematic configuration of the photographic lens is shown in FIG. 2. As shown in FIG. 2, the focus lens FL, the zoom lens ZL, the iris I, the wobbling lens WL, in order from the previous stage (object side), FIG. A master lens (group) ML or the like not shown in FIG. As shown in FIG. 2, the zoom lens ZL includes a variable power lens (group) VL and a correction lens (group) CL, and these lenses VL and CL move in the optical axis direction with a predetermined positional relationship. By doing so, the focal length is changed without changing the focus position.
このように構成された撮影レンズに入射した被写体光は、その撮影レンズを装着した図示しないカメラ本体(カメラヘッド)の撮像素子の撮像面に結像され、撮像素子によって光電変換された後、カメラ本体内の信号処理部により所定の信号処理が施される。これによって撮影レンズを介して撮像素子により撮像された映像(撮影画像)が所定形式(例えばNTSC方式)の映像信号としてカメラ本体により得られる。 The subject light incident on the photographic lens configured in this way is imaged on the imaging surface of the imaging element (not shown) of the camera body (camera head) equipped with the photographic lens, and after photoelectric conversion by the imaging element, the camera Predetermined signal processing is performed by the signal processing unit in the body. As a result, an image (captured image) captured by the image sensor via the imaging lens is obtained by the camera body as an image signal of a predetermined format (for example, NTSC system).
図1に示すように各レンズFL、ZL、WLやアイリスIには、各々に対応するフォーカス用モータFM、ズーム用モータZM、ワブリング用モータWM、アイリス用モータIMが連結されており、各モータFM、ZM、WM、IMによって各レンズFL、ZL、WLが光軸方向に駆動され、アイリスIが開閉駆動されるようになっている。また、各モータFM、ZM、WM、IMは、CPU14からD/A変換器16を介してフォーカス用アンプFA、ズーム用アンプZA、ワブリング用アンプWA、アイリス用アンプIAのそれぞれに与えられる駆動信号の電圧値に応じた回転速度で制御される。
As shown in FIG. 1, each lens FL, ZL, WL, and iris I is connected to a corresponding focusing motor FM, zooming motor ZM, wobbling motor WM, and iris motor IM. The lenses FL, ZL, and WL are driven in the optical axis direction by FM, ZM, WM, and IM, and the iris I is opened and closed. The motors FM, ZM, WM, and IM are drive signals supplied from the
CPU14には、操作者の操作に従ってフォーカスデマンド12やズームデマンド10等のコントローラからフォーカスレンズFLやズームレンズZLの設定すべき位置(目標位置)や速度(目標速度)を示す指示信号がA/D変換器13を介して与えられるようになっている。CPU14は、各アンプFA、ZAに出力する駆動信号の値を変更することにより各モータFM、ZMの回転速度を制御し、フォーカスレンズFLやズームレンズZLが上記目標位置又は目標速度となるようにフォーカスレンズFLやズームレンズZLの位置や速度を制御する。尚、CPU14には、フォーカスレンズFLの現在位置の情報としてフォーカス用モータFMの回転位置を示す位置信号がフォーカス用ポテンショメータFPからA/D変換器13を介して与えられると共に、ズームレンズZLの現在位置の情報としてズーム用モータZMの回転位置を示す位置信号がズーム用ポンテンショメータZPからA/D変換器13を介して与えられている。フォーカスレンズFL又はズームレンズZLについての上記指示信号が目標位置を指定するものである場合には、その目標位置とフォーカスレンズFL又はズームレンズZLの現在位置とを逐次比較しながらフォーカス用モータFM又はズーム用モータZMの回転速度を制御する。また、後述のようにフォーカス制御はマニュアルフォーカス(MF)の制御とオートフォーカス(AF)の制御とで切り替えられるようになっており、MFの制御の場合には上述のようにフォーカスデマンド12から与えられる指示信号に基づいてフォーカスレンズFLが制御され、AFの制御の場合には、詳細を後述する焦点評価値検出部26から得られる焦点評価値に基づいてフォーカスレンズFLが制御される。
An instruction signal indicating the position (target position) and speed (target speed) of the focus lens FL or zoom lens ZL to be set from a controller such as the
また、アイリスIについては、一般にカメラ本体からアイリスIの設定すべき位置(絞り値)を指示する指示信号がCPU14に与えられ、CPU14は、上述の同様にアイリスIの現在位置の情報としてアイリス用モータIMの回転位置をアイリス用ポテンショメータIPにより検出しながらアイリス用モータIMを制御し、指示信号により指定された絞り値となるようにアイリスIを制御する。
For the iris I, generally, an instruction signal for instructing the position (aperture value) of the iris I to be set is given to the
一方、ワブリングレンズWLについては、外部からの指示信号に基づいて制御されるのではなく、後述のオートフォーカス時のワブリングのための駆動信号がCPU14からワブリング用アンブWAに出力されて制御される。また、ワブリング用モータWMは例えばパルスモータであり、ワブリングレンズWLの位置をフィードバックするためのポテンショメータは設置されていない。
On the other hand, the wobbling lens WL is not controlled based on an instruction signal from the outside, but is controlled by outputting a driving signal for wobbling during autofocus described later from the
また、CPU14には、AFの制御時において焦点評価値検出部26からカメラ本体の撮像素子により撮影されている映像(撮影画像)のコントラストを示す焦点評価値が与えられるようになっている。焦点評価値検出部26は、主にA/D変換器18、ハイパスフィルタ(HPF)20、ゲート回路22、加算回路24から構成されており、そのA/D変換器18にはカメラ本体からの映像信号(輝度信号)が入力されるようになっている。A/D変換器18によりデジタル信号に変換された映像信号は、ハイパスフィルタ(HPF)20によって高域周波数成分のみが抽出され後、ゲート回路22に入力される。そして、ゲート回路22により撮影範囲(画面)内に設定された所定のAFエリア(例えば画面中央の矩形エリア)内のみの信号がゲート回路22により抽出される。尚、図3には、画面内におけるAFエリアの範囲の一例が示されており、同図に示すAFエリアは矩形状で画面の水平幅及び垂直幅に対して略1/3の水平幅及び垂直幅となっている。また、ゲート回路22には映像信号が直接与えられており、その映像信号の同期信号を参照することによって各フィールドでのAFエリアに対応する信号範囲を特定している。
Further, the focus evaluation value indicating the contrast of the video (captured image) captured by the image sensor of the camera body is given to the
ゲート回路22により抽出されたAFエリア内の高域周波数成分の信号は、1フィールド分ずつ加算回路24により積算され、その積算値が焦点評価値としてCPU14に与えられる。CPU14は、このようにして焦点評価値検出部26から与えられる焦点評価値に基づいて以下で説明するAFの制御を実行する。尚、映像信号から焦点評価値を検出する方法は、上述の場合に限らない。また、焦点評価値検出部26は、例えば、撮影レンズ、CPU14、各モータFM、ZM、WM、IM等を備えたレンズ装置に搭載される。
The signal of the high frequency component in the AF area extracted by the
次にAFの制御について説明する。上記レンズシステムを構成する装置、例えば、フォーカスデマンド12やレンズ装置のケース部には、自動復帰式のAFスイッチS1が設けられており、そのAFスイッチS1をオンするごとに、MFモードとAFモードとが切り替えられるようになっている。AFスイッチS1によってMFモードが選択された場合には、上記フォーカスデマンド12から与えられる指示信号に従って上述のようにMFの制御によりフォーカスレンズFLが制御される。
Next, AF control will be described. An apparatus that constitutes the lens system, for example, the
AFモードが選択された場合には、コントラスト方式によるAFの制御が実行される。AFの制御の概要を説明すると、AFの制御時には撮影レンズを介してカメラ本体の撮像素子で順次撮像される撮影画像(各フィールドの画像)のコントラストを示す焦点評価値が上述のように焦点評価値検出部26により検出される。一方、CPU14は、フォーカスレンズFLを停止させた状態でワブリング用アンプWAに駆動信号を出力してワブリングレンズWLを基準位置から光軸方向の前後に変位(振動)させる。即ち、ワブリングを行う。これにより、フォーカス(ピント位置)が至近側と無限遠側に変動する。このとき、CPU14は、詳細を後述するようにワブリングレンズWLの各変位点での焦点評価値を焦点評価値検出部26から取得する。そして、各変位点での焦点評価値に基づいて、合焦していること(合焦しているか否か)、又は、合焦となるフォーカスの移動方向(合焦方向)、即ち、焦点評価値が増加する方向を検出する。以下の説明において合焦していることの検出を合焦の検出といい、合焦となるフォーカスの移動方向の検出を合焦方向の検出という。また、上記ワブリングによる合焦又は合焦方向の検出結果は、ワブリングレンズWLが基準位置に設定されている状態において、ワブリング時にフォーカスレンズFLが停止している位置に対して合焦しているか、又は、合焦していない場合の合焦となるフォーカス(フォーカスレンズFL)の移動方向を示すものとする。
When the AF mode is selected, AF control by the contrast method is executed. The outline of AF control will be described. At the time of AF control, the focus evaluation value indicating the contrast of the captured images (images of each field) sequentially captured by the image sensor of the camera body via the imaging lens is the focus evaluation as described above. It is detected by the
CPU14はワブリングによって合焦又は合焦方向を検出すると、その検出結果に基づいてフォーカスレンズFLを制御する。図4は、横軸にフォーカスの位置(ピント位置)、縦軸に焦点評価値をとり、被写体の条件が一定でフォーカスを至近端から無限遠端まで移動させたと仮定した場合の各ピント位置で検出される焦点評価値のグラフの一例を示している。同図のa点のように焦点評価値がピークとなるような位置にフォーカスレンズFLが停止している場合、ワブリングによって合焦していることが検出される。この場合には、フォーカスレンズFLを動かすことなく現在の位置にそのまま停止させておく。
When the
一方、同図のb点又はc点のように焦点評価値がピークとならない位置にフォーカスレンズFLが停止している場合、ワブリングによって、合焦ではなく合焦方向が検出される。b点の場合には、合焦方向が無限遠側であると検出され、CPU14は、フォーカス用アンプFAに出力する駆動信号によりフォーカスレンズFLを無限遠側に所定量移動させて停止させる。逆にc点の場合には、合焦方向が至近側であると検出され、CPU14は、フォーカスレンズFLを至近側に所定量移動させて停止させる。
On the other hand, when the focus lens FL is stopped at a position where the focus evaluation value does not reach a peak, such as point b or point c in FIG. In the case of point b, it is detected that the in-focus direction is on the infinity side, and the
以上のようなワブリングによる合焦又は合焦方向の検出とその検出結果に応じたフォーカスレンズFLの制御とがCPU14によって繰り返し行われ、それによって、フォーカスレンズFLが合焦方向に移動して合焦位置で停止する。また、フォーカスレンズFLが合焦位置で停止している場合であっても、ワブリングが所定時間おきに繰り返し行われるため、被写体の状態が変化して合焦位置が変化すると、新たな合焦位置にフォーカスレンズFLが移動して停止する。
Detection of in-focus or in-focus direction by wobbling as described above and control of the focus lens FL in accordance with the detection result are repeatedly performed by the
尚、フォーカスレンズFLを合焦位置に設定した場合、ワブリングではなく他の処理によって合焦位置が変化したことを検出するようにしてもよい。例えば、ワブリングによって合焦していることが検出され、その位置でフォーカスレンズFLを停止させた場合、ワブリングを停止して焦点評価値検出部26から焦点評価値を逐次取得する。そして、その焦点評価値に一定値以上の変化が生じたか否かを監視し、一定値以上の変化を検出した場合には、撮影画像に変化が生じたと判断して上記ワブリングによる合焦又は合焦方向の検出とフォーカスレンズFLの制御を再開する。これによって、合焦位置が変化した場合にフォーカスレンズFLが新たな合焦位置に移動する。
When the focus lens FL is set to the in-focus position, it may be detected that the in-focus position has been changed not by wobbling but by other processing. For example, when focus is detected by wobbling and the focus lens FL is stopped at that position, wobbling is stopped and focus evaluation values are sequentially acquired from the focus
また、上記AFの制御のように合焦した後もAFの制御が継続して行われるいわゆる連続AFではなく、AFモードに切り替えられて一度合焦すると、AFの制御が停止し、例えばMFモードに移行するようなワンショットAFの制御であってもよい。 Also, instead of so-called continuous AF in which AF control is continuously performed after focusing as in the AF control described above, AF control is stopped when the focus is switched once to the AF mode, for example, MF mode. One-shot AF control that shifts to may be used.
また、ワブリングによって合焦方向を無限遠側又は至近側と検出した場合の1回当たりのフォーカスレンズFLの移動量は、一定であってもよいし、ワブリング時の焦点評価値に基づいて変更してもよい。また、フォーカスレンズFLの1回当たりの移動量を変更する場合、移動速度と移動時間のいずれか一方を変更してもよいし又は両方を変更してもよい。 Further, the amount of movement of the focus lens FL per time when the in-focus direction is detected as infinity or close side by wobbling may be constant or may be changed based on the focus evaluation value at the time of wobbling. May be. In addition, when changing the amount of movement of the focus lens FL per time, either the moving speed or the moving time may be changed, or both may be changed.
次に、ワブリング時のCPU14の処理について詳説する。図5(A)は、横方向に時間軸をとり、時間軸を映像信号のフィールド(フィールド周期は1/60≒16.7ms)ごとに区分して示している。同図(B)に示すようにCPU14はワブリングを行う場合、任意のタイミング、即ち、垂直同期信号と無関係にワブリングレンズWLの移動を開始させ、ワブリングレンズWLを基準位置から至近側最大変位点まで例えば約2フィールド分の時間(1/30s)で移動させる。続いて、ワブリングレンズWLを至近側最大変位点で停止させることなく、至近側から無限遠側に移動方向を反転させ、例えば約4フィールド分の時間(1/15s)で無限遠側最大変位点まで移動させる。更に、ワブリングレンズWLを無限遠側最大変位点で停止させることなく、無限遠側から至近側に移動方向を反転させ、例えば約2フィールド分の時間(1/30s)で基準位置まで移動させて停止させる。尚、基準位置から至近側最大変位点までの変位量と基準位置から無限遠側最大変位点までの変位量は等しいものとする。また、それらの変位量は、撮影レンズの焦点距離や絞り値に応じて適切な量に変更するようにしてもよい(例えば高絞り時には変位量を大きくする等)。
Next, the processing of the
また、上述のようにワブリングを開始してから終了するまでの間、CPU14は、焦点評価値検出部26から1フィールドごとに焦点評価値を取得する。即ち、各フィールドの映像信号のうち、AFエリアに対応する範囲の映像信号のサンプリングによって検出される焦点評価値を、ワブリングレンズWLを停止させることなく毎フィールドごとに取得する。また、AFエリアに対応する範囲の映像信号をサンプリングしているときのワブリングレンズWLの位置を、その映像信号のサンプリングによって検出された焦点評価値と対応付けて記憶しておく。尚、焦点評価値を検出するために必要な範囲の映像信号のサンプリング、即ち、AFエリアに対応する範囲の映像信号のサンプリングを以下、焦点評価値のサンプリングという。また、焦点評価値のサンプリングを行っている間もワブリングレンズWLは移動しているが、焦点評価値に対応付けて記憶するワブリングレンズWLの位置は、例えば、焦点評価値のサンプリングを行う期間の開始点、終了点、又は、中間点等のサンプリング期間内の決まった時点でのワブリングレンズWLの位置とする。また、ワブリングレンズWLが基準位置にあるときの焦点評価値を取得するため図5に示されているようにワブリングレンズWLの移動開始前に焦点評価値の取得するようにしてもよいし、又は、ワブリングレンズWLの移動終了後に焦点評価値を取得するようにしてもよい。但し、必ずしもワブリングレンズWLが基準位置にあるときに焦点評価値を取得する必要はない。
In addition, from the start to the end of wobbling as described above, the
続いてCPU14は、上述のようにしてワブリング時に取得した各変位点での焦点評価値とワブリングレンズWLの位置とを一対のデータ(焦点評価値データという)として、多点の焦点評価値データを用いて合焦又は合焦方向を検出する。
Subsequently, the
多点の焦点評価値データを用いて合焦又は合焦方向を検出する方法はいくつか考えられるが、例えば、多点の焦点評価値データと、ラグランジェの補間多項式を用いて、ワブリングレンズWLの位置xと焦点評価値yとの関係式y=P(x)を求め、その関係式から合焦又は合焦方向を検出することが可能である。尚、ワブリングレンズWLの位置xと焦点評価値yとの関係を示す関係式y=P(x)は、ラグランジェの補間多項式ではなく、スプライン関数などの他の関数によって求めるようにしてもよい。 There are several methods for detecting the in-focus or in-focus direction using multi-point focus evaluation value data. For example, a wobbling lens using multi-point focus evaluation value data and Lagrange's interpolation polynomial is used. It is possible to obtain a relational expression y = P (x) between the WL position x and the focus evaluation value y and detect the in-focus or in-focus direction from the relational expression. It should be noted that the relational expression y = P (x) indicating the relationship between the position x of the wobbling lens WL and the focus evaluation value y may be obtained by another function such as a spline function instead of the Lagrange interpolation polynomial. Good.
ラグランジェの補間多項式を用いた方法は次のようなものである。ワブリングレンズWLの位置を示す値をx座標、焦点評価値をy座標にとり、ワブリング時に取得した各変位点での焦点評価値データをx―y座標上の点(x0,y0)、(x1,y1)、(x2,y2)、…、(xN,yN)で表すとする。このとき、焦点評価値データの各点を通る曲線の式P(x)はラグランジェの補間多項式により次のように表される。
また、ラグランジェの補間多項式を用いた別の方法として次のように行うこともできる。ラグランジェの補間多項式により得られる上記微分式P′(x)に対して、P′(x)=0の条件を満たすようなxでは焦点評価値がピークとなり、そのxは合焦位置を示す。従って、微分式P′(x)=0の条件を満たすxを求め、そのxの値がワブリングレンズWLの基準位置を示す値に一致してれば(又は基準位置を示す値とみなせる程近い値であれば)合焦と判断することができる。一方、合焦と判断されない場合であって、そのxの値が基準位置より無限遠側の位置を示す値であれば合焦方向を無限遠側と判断することができ、基準位置より至近側の位置を示す値であれば合焦方向を至近側と判断することができる。 Another method using Lagrangian interpolation polynomials can be performed as follows. In contrast to the differential expression P ′ (x) obtained by the Lagrangian interpolation polynomial, the focus evaluation value has a peak when x satisfies the condition of P ′ (x) = 0, and x indicates the in-focus position. . Therefore, x satisfying the condition of the differential expression P ′ (x) = 0 is obtained, and if the value of x matches the value indicating the reference position of the wobbling lens WL (or it can be regarded as a value indicating the reference position). If it is close, it can be determined to be in focus. On the other hand, if it is not determined to be in focus and the value of x is a value indicating a position on the infinity side from the reference position, the in-focus direction can be determined to be the infinity side, and closer to the reference position. If the value indicates the position, the in-focus direction can be determined as the closest side.
以上のようにしてワブリングによる合焦又は合焦方向の検出することができ、その検出結果に応じて上述のようにフォーカスレンズFLを制御することによってフォーカスレンズFLが合焦方向に移動して合焦位置で停止する。 As described above, it is possible to detect the in-focus or in-focus direction by wobbling, and the focus lens FL moves in the in-focus direction by controlling the focus lens FL as described above according to the detection result. Stop at the focal position.
尚、ワブリングを行う際のフォーカスレンズFLの停止位置が合焦位置に近い場合、上記微分式P′(x)に対して微分式P′(x)=0の条件を満たすxは正確に合焦位置を示すものと考えられるため、ワブリングレンズWLをそのxの位置に設定したときのピント位置に等しくなるフォーカスレンズFLの位置を求めてフォーカスレンズFLをその位置まで直接移動させるようにしてもよい。 If the stop position of the focus lens FL during wobbling is close to the in-focus position, x satisfying the condition of the differential expression P ′ (x) = 0 with respect to the differential expression P ′ (x) is accurately matched. Since it is considered to indicate the focal position, the position of the focus lens FL that is equal to the focus position when the wobbling lens WL is set to the position of x is obtained, and the focus lens FL is moved directly to that position. Also good.
また、上記実施の形態では、ワブリングレンズWLを所定の至近側最大変位点と無限遠側最大変位点との間の全範囲で移動させるようにしたが、ワブリングレンズWLを移動させている途中までに得た焦点評価値データにより合焦又は合焦方向の検出が可能な場合には、必ずしもワブリングレンズWLを全範囲で移動させる必要はない。 In the above embodiment, the wobbling lens WL is moved in the entire range between the predetermined close-side maximum displacement point and the infinity-side maximum displacement point, but the wobbling lens WL is moved. When the focus or the focus direction can be detected from the focus evaluation value data obtained halfway, it is not always necessary to move the wobbling lens WL over the entire range.
また、上記実施の形態では、図5(B)のようにワブリングレンズWLを三角波形状に移動させるようにしたが、例えばサイン波形状となるサイン駆動でもよい。サイン駆動の方がワブリングの高速化により有利となる。 In the above embodiment, the wobbling lens WL is moved in a triangular wave shape as shown in FIG. 5B. However, for example, a sine drive having a sine wave shape may be used. The sine drive is more advantageous for speeding up wobbling.
続いて、上記実施の形態のように、映像信号の垂直同期信号に無関係にワブリングを行って多数の変位点で取得した焦点評価値に基づいて合焦又は合焦方向を検出するようにした場合の効果について説明する。図6は、従来のワブリングの制御を示した図であり、同図(A)は、図5(A)と同様に、横軸に時間軸をとり、時間軸を映像信号のフィールドごとに区分して示した図であり、従来では、次のようにしてワブリングの制御が行われている。同図(B)に示すようにワブリングレンズWLの移動を開始する前に映像信号の垂直同期信号を検出してから約1フィールド分の時間が経過するまでワブリングレンズWLを基準位置に停止さてその間にサンプリングした映像信号から得られる焦点評価値を取得する。次いで、垂直同期信号に同期してワブリングレンズWLの移動を開始し、約2フィールド分の時間が経過する間にワブリングレンズWLを至近側最大変位点に移動させる。その後、垂直同期信号を2度検出するまでの約1フィールド分の時間が経過するまでワブリングレンズWLをその至近側最大変位点で停止させておく。そして、その間にサンプリングされた映像信号から得られる焦点評価値を取得する。次に、垂直同期信号に同期してワブリングレンズWLの移動を開始し、約4フィールド分の時間が経過する間にワブリングレンズWLを至近側最大変位点から無限遠側最大変位点まで移動させる。その後、垂直同期信号を2度検出するまでの約1フィールド分の時間が経過するまでワブリングレンズWLをその無限遠側最大変位点で停止させておく。そして、その間にサンプリングされた映像信号から得られる焦点評価値を取得する。続いて垂直同期信号に同期してワブリングレンズWLに移動を開始し、約2フィールド分の時間が経過する間にワブリングレンズWLを基準位置に移動させる。 Subsequently, as in the above embodiment, in the case where wobbling is performed regardless of the vertical synchronization signal of the video signal and the focus or the in-focus direction is detected based on the focus evaluation values acquired at a number of displacement points. The effect of will be described. FIG. 6 is a diagram showing conventional wobbling control. In FIG. 6A, like FIG. 5A, the horizontal axis represents the time axis, and the time axis is divided for each field of the video signal. Conventionally, wobbling control is performed as follows. As shown in FIG. 5B, the wobbling lens WL is stopped at the reference position until the time of about one field has elapsed since the detection of the vertical synchronizing signal of the video signal before starting the movement of the wobbling lens WL. Now, a focus evaluation value obtained from the video signal sampled during that time is acquired. Next, the movement of the wobbling lens WL is started in synchronization with the vertical synchronizing signal, and the wobbling lens WL is moved to the closest maximum displacement point while the time of about 2 fields elapses. Thereafter, the wobbling lens WL is stopped at the closest maximum displacement point until the time of about one field has elapsed until the vertical synchronization signal is detected twice. Then, a focus evaluation value obtained from the video signal sampled during that time is acquired. Next, the movement of the wobbling lens WL is started in synchronization with the vertical synchronizing signal, and the wobbling lens WL is moved from the closest maximum displacement point to the infinity maximum displacement point during the time of about 4 fields. Let Thereafter, the wobbling lens WL is stopped at the maximum displacement point on the infinity side until the time of about one field has elapsed until the vertical synchronization signal is detected twice. Then, a focus evaluation value obtained from the video signal sampled during that time is acquired. Subsequently, the movement of the wobbling lens WL is started in synchronization with the vertical synchronizing signal, and the wobbling lens WL is moved to the reference position while the time of about 2 fields elapses.
この従来のワブリングの制御によれば、1つの焦点評価値を検出するために1フィールド分の時間でワブリングレンズWLを停止させているためにその分、上記実施の形態(本発明)に比べて時間を要する。また、ワブリングレンズWLの移動に要する時間が上記実施の形態(本発明)と同じであっても、従来では、ワブリングレンズWLの各変位点への移動時間によっては、ワブリングレンズWLの各変位点への移動後に、焦点評価値のサンプリングが可能な次のフィールドの映像信号が与えられるまで時間が空く場合があり、上記実施の形態(本発明)に比べてそのための時間も多く要する場合もある。従って上記実施の形態(本発明)の方がワブリングを高速化することができるという利点がある。また、上記実施の形態(本発明)では焦点評価値を取得する際にワブリングレンズWLを停止させていないため、ワブリングレンズWLを停止させて焦点評価値を取得する場合に比べると取得した焦点評価値の精度は低くなるが、ワブリング時に取得した多数の焦点評価値データにより合焦や合焦方向を判断するため、判断の信頼性を上げることができる。特にAFエリアが縦方向に小さい場合には、シャッターと同様の効果があり、ワブリングレンズWLを移動させながら焦点評価値を取得してもフォーカスの位置と焦点評価値との関係は高精度に検出することができるための合焦や合焦方向の判断も十分に信頼性がある。更に、上記実施の形態(本発明)ではワブリングの際に多点の焦点評価値データを取得しており、フリッカ防止等のために複数の焦点評価値の平均値を算出するような場合にワブリングの時間を増加させることなくその計算を高速で行うことができる利点もある。 According to this conventional wobbling control, the wobbling lens WL is stopped for a time corresponding to one field in order to detect one focus evaluation value, so that compared with the above-described embodiment (the present invention). Takes time. Further, even if the time required for the movement of the wobbling lens WL is the same as that in the above embodiment (the present invention), conventionally, depending on the movement time of the wobbling lens WL to each displacement point, After moving to each displacement point, there may be a time lapse until a video signal of the next field in which the focus evaluation value can be sampled is provided, which requires more time than the above embodiment (the present invention). In some cases. Therefore, the above embodiment (the present invention) has an advantage that the speed of wobbling can be increased. In the above embodiment (the present invention), since the wobbling lens WL is not stopped when the focus evaluation value is acquired, the focus evaluation value is acquired compared with the case where the wobbling lens WL is stopped and the focus evaluation value is acquired. Although the accuracy of the focus evaluation value is lowered, since the focus and the focus direction are determined from a large number of focus evaluation value data acquired during wobbling, the reliability of the determination can be improved. In particular, when the AF area is small in the vertical direction, it has the same effect as the shutter, and even if the focus evaluation value is acquired while moving the wobbling lens WL, the relationship between the focus position and the focus evaluation value is highly accurate. The determination of in-focus and in-focus direction so that it can be detected is sufficiently reliable. Further, in the above embodiment (the present invention), multiple points of focus evaluation value data are acquired at the time of wobbling, and wobbling is performed when an average value of a plurality of focus evaluation values is calculated for flicker prevention or the like. There is also an advantage that the calculation can be performed at high speed without increasing the time.
以上、上記実施の形態では、ワブリングレンズWLによってワブリングを行うようにしたが、ワブリングレンズを用いることなく、フォーカスレンズFLを振動させることによってワブリングを行う場合もあり、その場合でも本発明を適用することができる。 As described above, in the above embodiment, wobbling is performed by the wobbling lens WL. However, the wobbling may be performed by vibrating the focus lens FL without using the wobbling lens. Can be applied.
また、本発明はテレビカメラに限らず、コントラスト方式のオートフォーカスを使用するカメラにおいて適用できる。 The present invention can be applied not only to a television camera but also to a camera that uses contrast-type autofocus.
12…フォーカスデマンド、14…CPU、13…A/D変換器、FP…フォーカス用ポテンショメータ、18…A/D変換器、20…ハイパスフィルタ、22…ゲート回路、24…加算回路、26…焦点評価値検出部、S1…AFスイッチ、FL…フォーカスレンズ、ZL…ズームレンズ、I…アイリス、WL…ワブリングレンズ、FM…フォーカス用モータ、WM…ワブリング用モータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ワブリング手段は前記撮影画像の切り替わりを示す前記映像信号の垂直同期信号と無関係に前記撮影レンズのフォーカスを移動させ、前記フォーカス移動方向検出手段は、前記ワブリングの際に前記焦点評価値検出手段から焦点評価値を順次取得すると共に、焦点評価値を取得した際のフォーカスの位置を取得し、該取得したフォーカスの複数の位置での焦点評価値のデータに基づいて合焦したこと又は合焦となるフォーカスの移動方向を検出することを特徴とするオートフォーカスシステム。 A focus-adjustable photographic lens that forms a subject image on the imaging surface of the imaging means, and a focus evaluation value that indicates the contrast of the photographic images sequentially taken by the imaging means based on the video signal obtained by the imaging means. Focus evaluation value detection means for detecting, wobbling means for wobbling by shifting the focus position of the photographing lens by a predetermined amount toward the close side and the infinity side, and a photographed image captured by the imaging means during the wobbling A focus evaluation value with respect to the focus evaluation value detection means, and a focus movement direction detection means for detecting a focus moving direction that is in focus or in focus based on the acquired focus evaluation value, and the focus movement An autofocuser comprising focus control means for controlling the focus so as to be in focus based on detection by the direction detection means In the system,
The wobbling means moves the focus of the photographing lens irrespective of the vertical synchronization signal of the video signal indicating the switching of the photographed image, and the focus movement direction detection means detects the focus evaluation value detection means during the wobbling. The focus evaluation value is sequentially acquired, the focus position at the time of acquiring the focus evaluation value is acquired, and the focus is obtained based on the focus evaluation value data at the plurality of positions of the focus. An autofocus system characterized by detecting a moving direction of the focus.
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Cited By (3)
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JP2006146062A (en) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Canon Inc | Camera |
JP2008015353A (en) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Nikon Corp | Imaging device |
WO2014042230A1 (en) | 2012-09-14 | 2014-03-20 | オリンパスイメージング株式会社 | Focal point adjustment device and focal point adjustment method |
-
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006146062A (en) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Canon Inc | Camera |
JP4630649B2 (en) * | 2004-11-24 | 2011-02-09 | キヤノン株式会社 | camera |
JP2008015353A (en) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Nikon Corp | Imaging device |
WO2014042230A1 (en) | 2012-09-14 | 2014-03-20 | オリンパスイメージング株式会社 | Focal point adjustment device and focal point adjustment method |
US9380203B2 (en) | 2012-09-14 | 2016-06-28 | Olympus Corporation | Focusing device, camera system and focusing method |
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